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UNIDADE 2 – LIGAÇOES QUÍMICAS Química Geral Professor Dr. Marcello Antônio F. M. da Silva Ligações Químicas • Já percebeu que alguns materiais são sólidos (o carvão); outros, líquidos (a água) e outros, gasosos (o ar); alguns são duros (granito) e outros moles (cera); alguns conduzem a corrente elétrica (metais), outros não (borracha); alguns quebram-se facilmente (vidro), outros não (aço), e assim por diante. Por que existe essa grande diferença de propriedades entre os materiais que conhecemos? • Isso se deve, em grande parte, às ligações existentes entre os átomos (ligações químicas) e à arrumação espacial que daí decorre (estrutura geométrica do material). • A constituição da matéria é motivo de muita curiosidade entre os povos antigos. Filósofos buscam há tempos a constituição dos materiais. Resultado dessa curiosidade implicou na descoberta do fogo, o que o permitiu cozinhar os alimentos, e consequentemente implicou em grande desenvolvimento para a sociedade. Introdução • Hoje sabemos que, em condições ambientes, só os gases nobres são formados por átomos isolados uns dos outros, ou seja, átomos que têm pouca tendência de se unir com outros átomos; dizemos então que eles são muito estáveis (pouco reativos). • Os átomos dos demais elementos químicos, ao contrário, atraem-se não só mutuamente como também átomos de outros elementos, formando agregados suficientemente estáveis, que constituem as substâncias compostas. • Assim, por exemplo, não existem sódio (Na) nem cloro (Cl) livres na natureza; no entanto, existem quantidades enormes de sal comum (NaCl), em que o sódio e o cloro aparecem unidos entre si. • As forças que mantêm os átomos unidos são fundamentalmente de natureza elétrica e são responsáveis por ligações químicas. • A idéia de valência é entendida como a capacidade de um átomo ligar-se a outros. Dizemos que o hidrogênio tem uma valência (é monovalente); o oxigênio tem duas valências (é bivalente);o nitrogênio tem três valências (é trivalente); o carbono tem quatro valências (é tetravalente), e assim por diante. • Em 1916 que os cientistas Gilbert N. Lewis e Walter Kossel chegaram a uma explicação lógica para as uniões entre os átomos, criando a teoria eletrônica da valência. • Considerando as configurações eletrônicas dos gases nobres, com exceção do hélio, constatamos que os átomos dos gases nobres têm sempre 8 elétrons na última camada eletrônica (é o chamado octeto eletrônico). Gases Nobres K L M N O P Hélio 2 Neônio 2 8 Argônio 2 8 8 Criptônio 2 8 18 8 Xenônio 2 8 18 18 8 Radônio 2 8 18 32 18 8 • Os átomos dos gases nobres têm pouca tendência a se unirem entre si ou com outros átomos com a de que os átomos dos gases nobres têm o número máximo de elétrons na última camada (em geral 8 elétrons, ou 2, no caso do hélio), que os cientistas Lewis e Kossel lançaram a hipótese: os átomos, ao se unirem, procuram perder, ganhar ou compartilhar elétrons na última camada até atingirem a configuração eletrônica de um gás nobre. Essa hipótese costuma ser traduzida pela chamada regra do octeto. • A regra do octeto, fundamentada na chamada teoria do octeto, é uma regra química simples, segundo a qual os átomos tendem a combinar-se de modo a ter, cada um, oito elétrons na sua camada de valência, ficando com a mesma configuração eletrônica de um gás nobre. A regra é aplicável aos principais grupos de elementos, especialmente ao carbono, nitrogênio, oxigênio e halogênio, mas também a metais como o sódio ou o magnésio. Eu ficaria mais nobre sem este meu elétron no 3º nível. Se você quiser eu lhe dou este meu elétron. Oba! Obrigado! Estava mesmo precisando de mais um elétron para adquirir estabilidade! Tipos de Ligações Químicas Características Elementos Iônica Transferência de elétrons Metal Semimetal Ametal Covalente Compartilhamento de pares de elétrons Ametal Semimetal Ametal Metálica Cátions de elementos metálicos envoltos em uma nuvem eletrônica Metal Metal ligação Iônica, Covalente e Metálica Grupos de Substâncias Substância Química Iônica Molecular Metálica Ligação Iônica Ligação Covalente Ligação Metálica pode ser Em que há Em que há Em que há Ligação Iônica, Eletrovalente ou Heteropolar Fórmula de um Composto Iônico Para escrever a fórmula de um composto iônico, é preciso descobrir a carga do íon formada pelos elementos presentes e levar em conta que a carga total do composto é nula. Ligação iônica e a Tabela Periódica Ligação Covalente, Molecular ou Homopolar Ligação Covalente Dativa Polaridade As ligações covalentes são afetadas pela eletronegatividade dos átomos ligados entre si. Dois átomos de eletronegatividade igual formam ligações covalentes não-polares ( como H-H ), e um relacionamento desigual cria ligações covalentes polares (como o H-Cl). Covalente Apolar H-H Covalente Polar H-Cl Imagens da esquerda para direita: (a) Covalent bond hydrogen/ Jacek FH/ GNU Free Documentation License; (b) Hydrogen-chloride-elpot- transparent-3D-balls/ Ben Mills/ Public Domain A ligação metálica é constituída pelos elétrons livres, que ficam entre os cátions dos metais (modelo do gás eletrônico ou do mar de elétrons). Os metais são constituídos por seus cátions mergulhados em um mar de elétrons. Ligação Metálica
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